3.3: Fórmulas de compuestos iónicos

Ejemplo (\PageIndex{1})

Escribe la fórmula química de un compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. el ion sodio y el ion azufre
2. el ion aluminio y el ion flúor
3. el ion hierro 3+ y el ion oxígeno

Solución

1. Para obtener un octeto de valencia, el sodio forma un ion con carga 1+, mientras que el ion azufre tiene carga 2. Se necesitan dos iones 1+ de sodio para equilibrar la carga 2- del ion azufre. En lugar de escribir la fórmula como \(\ce{NaNaS}\), la acortamos por convención a \(\ce{Na2S}\).
2. El ion aluminio tiene una carga 3+, mientras que el ion flúor formado por flúor tiene una carga 1-. Se necesitan tres iones flúor 1- para equilibrar la carga 3+ del ion aluminio. Esta combinación se escribe como \ce{AlF3}\c).
3. El hierro puede formar dos posibles iones, pero aquí se especifica el ion con carga 3+. El átomo de oxígeno tiene una carga 2 como ion. Para equilibrar las cargas positivas y negativas, buscamos el mínimo común múltiplo-6: dos iones de hierro 3+ darán 6+, mientras que tres iones de oxígeno 2- darán 6-, equilibrando así las cargas positivas y negativas totales. Así, la fórmula de este compuesto iónico es \ce{Fe2O3}\). Como alternativa, utilice el método de cruce de cargas que se muestra en la figura 3.3.2.
Ejercicio \(\PageIndex{1})

Escriba la fórmula química de un compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. el ion calcio y el ion oxígeno
2. el ion cobre 2+ y el ion azufre
3. el ion cobre 1+ y el ion azufre

Responde a:

CaO

Respuesta b:

CuS

Respuesta c:

Cu2S

Iones poliatómicos

Algunos iones están formados por grupos de átomos unidos covalentemente y tienen una carga eléctrica global. Como estos iones contienen más de un átomo, se denominan iones poliatómicos. Las estructuras de Lewis, los nombres y las fórmulas de algunos iones poliatómicos se encuentran en la Tabla 3.3.1.



Tabla \N(\PageIndex{1}): Algunos iones poliatómicos

Los iones poliatómicos tienen fórmulas, nombres y cargas definidas que no se pueden modificar de ninguna manera. En la tabla \(\PageIndex{2}) se enumeran los nombres de los iones y las fórmulas de los iones poliatómicos más comunes. Por ejemplo, \(\ce{NO3^{}}) es el ion nitrato; tiene un átomo de nitrógeno y tres átomos de oxígeno y una carga global de 1. En la figura \(\PageIndex{2}) se enumeran los iones poliatómicos más comunes.

acetato ion

Tabla \(\PageIndex{2}\️): Nombres y fórmulas de iones poliatómicos comunes

Nombre del ion	Fórmula del ion
Ión amonio	NH4+1
Ión hidróxido	OH-1
Ión cianuro	CN-1
Ión carbonato	CO3-2
bicarbonato o carbonato de hidrógeno	HCO3-
C2H3O2-1 o CH3CO2-1
ion nitrato	NO3-1
ion nitrito	NO2-1	ion sulfato	SO4-2	ion sulfito	SO3-2	ion fosfato	PO4-3		PO3-3

Nota que sólo un ion poliatómico en esta Tabla, el ion amonio (NH4+1), es un catión. Este ion poliatómico contiene un nitrógeno y cuatro hidrógenos que en conjunto tienen una carga de +1. Los restantes iones poliatómicos tienen todos carga negativa y, por tanto, se clasifican como aniones. Sin embargo, sólo dos de ellos, el ion hidróxido y el ion cianuro, se denominan con el sufijo «-ide», que suele ser indicativo de partículas con carga negativa. Los restantes aniones poliatómicos, que contienen todos oxígeno, en combinación con otro no metal, existen como parte de una serie en la que el número de oxígenos dentro de la unidad poliatómica puede variar. Como se ha subrayado repetidamente en varias secciones de este texto, no hay dos fórmulas químicas que compartan un nombre químico común. Un solo sufijo, «-ide», es insuficiente para distinguir los nombres de los aniones de una serie poliatómica relacionada. Por ello, se emplean los sufijos «-ate» y «-ite», para denotar que los iones poliatómicos correspondientes forman parte de una serie. Además, estos sufijos también indican el número relativo de oxígenos que contienen los iones poliatómicos. Obsérvese que todos los iones poliatómicos cuyos nombres terminan en «-ate» contienen un oxígeno más que los aniones poliatómicos cuyos nombres terminan en «-ite». Lamentablemente, al igual que el sistema común para nombrar los metales de transición, estos sufijos sólo indican el número relativo de oxígenos que contienen los iones poliatómicos. Por ejemplo, el ion nitrato, que se simboliza como NO3-1, tiene un oxígeno más que el ion nitrito, que se simboliza como NO2-1. Sin embargo, el ion sulfato se simboliza como SO4-2. Aunque tanto el ion nitrato como el ion sulfato comparten el sufijo «-ate», el primero contiene tres oxígenos, pero el segundo contiene cuatro. Además, tanto el ion nitrato como el ion sulfito contienen tres oxígenos, pero estos iones poliatómicos no comparten un sufijo común. Desgraciadamente, la naturaleza relativa de estos sufijos obliga a memorizar simplemente las combinaciones de fórmula iónica/nombre iónico de los iones poliatómicos.

La regla para construir fórmulas de compuestos iónicos que contienen iones poliatómicos es la misma que para las fórmulas que contienen iones monatómicos (de un solo átomo): las cargas positivas y negativas deben equilibrarse. Si se necesita más de un ion poliatómico en particular para equilibrar la carga, toda la fórmula del ion poliatómico debe ir entre paréntesis, y el subíndice numérico se coloca fuera del paréntesis. Esto es para mostrar que el subíndice se aplica a todo el ion poliatómico. A continuación se muestran dos ejemplos:



Ejemplo \N(\PageIndex{2})

Escribe la fórmula química de un compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. El ion potasio y el ion sulfato
2. El ion calcio y el ion nitrato

Solución

1. Los iones potasio tienen una carga de 1+, mientras que los iones sulfato tienen una carga de 2-. Necesitaremos dos iones de potasio para equilibrar la carga del ion de sulfato, por lo que la fórmula química adecuada es \ce{K_2SO_4}. Necesitaremos dos iones nitrato para equilibrar la carga de cada ion calcio. La fórmula del nitrato debe ir entre paréntesis. Así, escribimos \ce{Ca(NO3)2} como fórmula de este compuesto iónico.

Ejercicio \ce{PageIndex{2})

Escribe la fórmula química de un compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. el ion magnesio y el ion carbonato
2. el ion aluminio y el ion acetato

Responde a:

Mg2+ y CO32- = MgCO3

Al3+ y C2H3O2- = Al(C2H3O2)3

Reconociendo los compuestos iónicos

Hay dos formas de reconocer los compuestos iónicos. Primero, los compuestos entre elementos metálicos y no metálicos suelen ser iónicos. Por ejemplo, CaBr2 contiene un elemento metálico (calcio, un metal del grupo 2A) y un elemento no metálico (bromo, un no metal del grupo 7A). Por lo tanto, lo más probable es que sea un compuesto iónico. (De hecho, es iónico.) En cambio, el compuesto NO2 contiene dos elementos que son ambos no metales (nitrógeno, del grupo 5A, y oxígeno, del grupo 6A). No es un compuesto iónico, sino que pertenece a la categoría de los compuestos covalentes, de los que ya hemos hablado. Observe también que esta combinación de nitrógeno y oxígeno no tiene carga eléctrica especificada, por lo que no es el ion nitrito.

Segundo, si reconoce la fórmula de un ion poliatómico en un compuesto, el compuesto es iónico. Por ejemplo, si ve la fórmula \(\ce{Ba(NO3)2}\), puede reconocer la parte «NO3» como el ion nitrato, \(\rm{NO_3^-}\). (Recuerda que la convención para escribir fórmulas de compuestos iónicos es no incluir la carga iónica). Esta es una pista de que la otra parte de la fórmula, \(\ce{Ba}\), es en realidad el ión \(\ce{Ba^{2+}\), con la carga 2+ equilibrando la carga global 2- de los dos iones de nitrato. Por lo tanto, este compuesto también es iónico.

Ejemplo \(\PageIndex{3})

Identificar cada compuesto como iónico o no iónico.

1. (\ce{Na2O})
2. (\ce{PCl3})
3. (\ce{NH4Cl})
4. (\ce{OF2})

Solución

1. El sodio es un metal, y el oxígeno es un no metal; por lo tanto, se espera que el \ce{Na2O}\Nsea iónico.
2. Tanto el fósforo como el cloro son no metales. Por lo tanto, \(\ce{PCl3}\) no es iónico.
3. La \(\ce{NH4}\) en la fórmula representa el ion amonio, \(\ce{NH4^{+}\), lo que indica que este compuesto es iónico.
4. Tanto el oxígeno como el flúor son no metales. Por lo tanto, \ce{OF2}} no es iónico.

Ejercicio \ce{OF2}}(|PageIndex{3})

Identifica cada compuesto como iónico o no iónico.

1. (\ce{N2O})
2. (\ce{FeCl3})
3. (\ce{(NH4)3PO4})
4. (\ce{SOCl2})
Responde a:

No iónico

Respuesta b:

Iónico

Respuesta c:

Iónica

Respuesta d:

no iónico

Mirando más de cerca: La sangre y el agua de mar
La ciencia ha reconocido desde hace tiempo que la sangre y el agua de mar tienen composiciones similares. Después de todo, ambos líquidos tienen compuestos iónicos disueltos. La similitud puede ser más que una mera coincidencia; muchos científicos piensan que las primeras formas de vida en la Tierra surgieron en los océanos. Sin embargo, un examen más detallado muestra que la sangre y el agua de mar son bastante diferentes. Una solución de cloruro sódico al 0,9% se aproxima a la concentración de sal que se encuentra en la sangre. En cambio, el agua de mar es principalmente una solución de cloruro de sodio al 3%, más de tres veces la concentración en la sangre. He aquí una comparación de las cantidades de iones en la sangre y en el agua de mar:
Ión	Porcentaje en el agua de mar	Porcentaje en sangre
Na+	2.36	0,322
Cl-	1,94	0.366
Mg2+		0.002
SO42-	0.09	–
K+		0,04	0.016
Ca2+		0.0096
HCO3-	0.002	0,165
HPO42-, H2PO4-	–	0.01
La mayoría de los iones son más abundantes en el agua de mar que en la sangre, con algunas excepciones importantes. Hay muchos más iones de carbonato de hidrógeno (\ce{HCO3^{-}}) en la sangre que en el agua de mar. Esta diferencia es significativa porque el ion carbonato de hidrógeno y algunos iones relacionados tienen un papel crucial en el control de las propiedades ácido-base de la sangre. La cantidad de iones fosfato de hidrógeno -(\ce{HPO4^{2}}) y \ce{H2PO4^{}})- en el agua de mar es muy baja, pero están presentes en mayores cantidades en la sangre, donde también afectan a las propiedades ácido-base. Otra diferencia notable es que la sangre no tiene cantidades significativas del ión sulfato (\ce{SO4^{2}}), pero este ión está presente en el agua de mar.
Claves para aprender
• Las fórmulas químicas adecuadas para los compuestos iónicos equilibran la carga positiva total con la carga negativa total.
• También existen grupos de átomos con carga total, llamados iones poliatómicos.
EJERCICIOS
1. ¿Qué información contiene la fórmula de un compuesto iónico?
2. ¿Por qué las fórmulas químicas de algunos compuestos iónicos contienen subíndices y otras no?
3. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.
1. Mg2+ e I-
2. Na+ y O2-
4. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.
1. Na+ y Br-
2. Mg2+ y Br-
3. Mg2+ y S2-
5. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.
1. K+ y Cl-
2. Mg2+ y Cl-
3. Mg2+ y Se2-

6. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. Na+ y N3-
2. Mg2+ y N3-
3. Al3+ y S2-

7. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. Li+ y N3-
2. Mg2+ y P3-
3. Li+ y P3-

8. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. Fe3+ y Br-
2. Fe2+ y Br-
3. Au3+ y S2-
4. Au+ y S2-

9. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. Cr3+ y O2-
2. Cr2+ y O2-
3. Pb2+ y Cl-
4. Pb4+ y Cl-

10. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. Cr3+ y NO3-
2. Fe2+ y PO43-
3. Ca2+ y CrO42-
4. Al3+ y OH-

11. Escribe la fórmula química del compuesto iónico formado por cada par de iones.

1. NH4+ y NO3-
2. H+ y Cr2O72-
3. Cu+ y CO32-
4. Na+ y HCO3-

12. Para cada par de elementos, determine la carga de sus iones y escriba la fórmula adecuada del compuesto iónico resultante entre ellos.

1. Ba y S
2. Cs e I

13. Para cada par de elementos, determina la carga de sus iones y escribe la fórmula adecuada del compuesto iónico resultante entre ellos.

1. K y S
2. Sc y Br

14. ¿Qué compuestos predecirías que son iónicos?

1. Li2O
2. (NH4)2O
3. CO2
4. FeSO3
5. C6H6
6. C2H6O

15. Qué compuestos predecirías que son iónicos?

1. Ba(OH)2
2. CH2O
3. NH2CONH2
4. (NH4)2CrO4
5. C8H18
6. NH3

Respuestas

1. la proporción de cada tipo de ion en el compuesto

2. A veces se necesita más de un ion para equilibrar la carga del otro en un compuesto iónico.

1. MgI2
2. Na2O

1. NaBr
2. MgBr2
3. MgS

1. KCl
2. MgCl2

iv

3. MgSe

1. Na3N
2. Mg3N2
3. Se
4. Al2S3

1. Li3N
2. Mg3P2
3. Li3P

1. FeBr3
2. FeBr2
3. Au2S3
4. Au2S

1. Cr2O3
2. CrO
3. PbCl2
4. PbCl4

1. Cr(NO3)3
2. Fe3(PO4)2
3. CaCrO4
4. Al(OH)3

1. NH4NO3
2. H2Cr2O7
3. Cu2CO3
4. NaHCO3

1. Ba2+, S2-, BaS
2. Cs+, I-, CsI
1. K+, S2-, K2S
2. Sc3+, Br-, ScBr3
1. Iónico
2. Iónico
3. No iónico
4. No iónico
5. No iónico
1. Iónico
2. No iónico
3. No iónico
4. No iónico
5. No iónico
6. No iónico